Вся электронная библиотека >>>

 Техника >>

 

 

Техника в ее историческом развитии


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава V ПЕРЕХОД НА НОВЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

7. СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИИ

 

 

На рубеже XIX—XX вв. в металлургии для получения наиболее качественных сортов стали и цветных металлов все шире начинают использовать энергию электрического тока. Возможность электроплавки металлов впервые была установлена русским физиком В. В. Петровым. В 1802 г. он создал крупнейшую в то время гальваническую батарею, состоящую из 2100 медно-цинковых элементов. С помощью этого источника тока было открыто явление электрической дуги. Петров первый указал на возможности ее практического применения для освещения, электроплавки и электросварки металлов. Русский ученый исследовал также процессы окисления металлов и восстановления их из руд в зоне горения электрической дуги.

Патент на первую электротермическую печь был взят еще в 1853 г. французом Пишоном. Конструкция этой печи в какой-то мере является прототипом электродуговых печей (Э. Стассано и др.), которые нашли практическое применение в конце прошлого столетия. Основным элементом печи Пишона были две пары горизонтально расположенных электродов, между которым возбуждалась электрическая дуга. Смесь руды и угля пропускали через зону горения дуги, температура которой составляла 3000—-3500° С. Восстановленный углеродом металл плавился и собирался на поду электрической печи. Однако недостаточное количество электроэнергии, вырабатываемой Е ТО время примитивными магнитоэлектрическими генераторами, не могло обеспечить нормальный ход металлургического процесса, и печь Пишона не получила практического использования.

Значительным шагом в разработке электротермических устройств стали опыты английского инженера В. Сименса, получившего в 1878— 1879 гг. несколько патентов на свои конструкции электрических печей.  

Одна из этих конструкций представляла собой огнеупорный тигель, через дно которого проходил подовый электрод из тугоплавкого металла. Второй металлический электрод, охлаждаемый водой, пропускался через крышку тигля. Между этими двумя электродами возбуждалась электрическая дуга. В другой конструкции подовый электрод был сделан из железа и во время работы охлаждался, а верхний электрод формировался из угля. Третья конструкция представляла собой тигель с двумя горизонтальными электродами, установленными один против другого [18, с. 13—15].

В 90-е годы было предложено немало конструкций электрических печей — дуговых и печей сопротивления, в которых тепло выделяется при прохождении электрического тока через проводник, обладающий значительным электрическим сопротивлением, или непосредственно через перерабатываемый материал, являющийся в этом случае также элементом сопротивления. Тем не менее для промышленного производства стали эти печи не нашли в то время широкого применения. Слишком дорогой была выработка электроэнергии. Сталь, которую можно было получать в электропечах, стоила в несколько раз дороже металла, выплавляемого в мартеновских печах или конвертерах. Однако в ряде других отраслей хозяйственной деятельности — при выплавке алюминия или в производ стве карбида кальция — электропечи использовали уже довольно широко.

Первые электрические печи для выплавки стали устанавливали, как правило, в районах, где можно было получить наиболее дешевый электрический ток, используя для этого гидроэнергию рек, находящихся поблизости. В 1898 г. итальянский инженер Э. Стассано взял патент на получение в электропечи литой ковкой стали с любым содержанием углерода. Его печь была установлена в Северной Италии, богатой водными ресурсами. В 1899 г. француз П. Эру запатентовал свою конструкцию сталеплавильной электропечи с электродами, расположенными над ванной. Первая печь Эру была построена в Савойе, в предгорьях Альп. Этот город на юго-востоке Франции и поныне является одним из центров французской электрометаллургии. В 1900 г. в Швеции была пущена первая индукционная электропечь конструкции Челлина. Важнейшее преимущество индукционной печи по сравнению с другими электроплавильными и нагревательными агрегатами состоит в том, что тепловая энергия возникает в самом нагреваемом материале за счет энергии электрического тока, проходящего по первичной обмотке. В индукционных печах обеспечивается наиболее равномерный прогрев металла и исключается вредное воздействие газов, образующихся в обычных печах от сгорания топлива или угольной дуги.

Первая печь Э. Стассано по своей конструкции была похожа на доменную печь. Она имела шахту, заплечики и загружалась сверху через засыпную воронку. В ее горн вводили два горизонтально установленных угольных электрода. В дальнейших конструкциях Стассано отказался от печи шахтного типа. От старой конструкции фактически остался только горн. Новая печь имела три пары электродов. Заставляя гореть одну, Две или все три электрические дуги, можно было регулировать темпера- ТУРУ в плавильном пространстве. Шихтовые материалы для электроплавки вводили ниже зоны горения электрической дуги. Несколько лет спустя Э. Стассано построил в Турине вращающуюся электропечь. При этом ось вращения отклонялась от вертикали на некоторый угол, что обеспечивало более эффективное перемешивание расплавленных материалов на поду печи. Сталеплавильные агрегаты конструкции Стассано строили затем в разных странах, их оптимальная емкость обычно составляла от 0,5 до 3 т [18, с. 62, 63, 70].

Электродуговые печи, созданные Эру, Жиро и рядом других конструкторов, получили название печей с прямым нагревом. В них электрический ток подводится к вертикально расположенному угольному электроду и к металлу, находящемуся на поду печи. Электрическая дуга горит между электродом и ванной. Таким образом, в печах с прямым нагревом тепловая энергия получается из двух источников — от горения дуги и нагревания ванны вследствие ее сопротивления проходящему электрическому току. П. Эру получил патент на одно- и трехфазную электропечи, предназначенные для выплавки стали и производства ферросплавов.

В 1912 г. П. Реннерфельдт (Швеция) несколько видоизменил и усовершенствовал электропечи Э. Стассано. Его печь, работавшая на трехфазном токе, имела три электрода. Один из них был расположен вертикально и проходил через свод печи. Два других вводились через стенки печи с небольшим наклоном от горизонтальной линии. При работе печи зона горения дуг несколько отклонялась вертикальным электродом в направлении ванны, обеспечивая более высокую температуру в поверхностных слоях расплавляемых материалов. Печи Реннерфельдта нашли широкое применение для рафинирования стали и чугуна, а также для плавки медных сплавов, никеля, серебра и алюминия.

В начале XX в. профессор Киевского политехнического института В. П. Ижевский предложил ряд конструкций электропечей лабораторного типа для плавки металлов и термообработки. Первая такая печь, построенная в 1901 г., предназначалась для переплавки небольшого количества чугуна с железными обрезками или с присадками руды. Керамические стенки разогревались электрическим током, проходящим по заложенным в них электродам. Емкость печи составляла всего 16,5 кг. Печь позволяла получать однородный металл, она была компактной, могла работать на постоянном и переменном токе разного напряжения. В последующие годы печи Ижевского (емкостью до 100 кг) работали на ряде заводов Украины.

1909 г. можно считать началом промышленного производства электростали в России. В этом году на дуговой печи П. Эру, пущенной на Обухов- ском заводе в Петербурге, было выплавлено 192 т высококачественной стали. В 1911 г. эта печь дала уже 1122 т металла. В 1913 г. на русских заводах работали 4 электрические печи, выплавлявшие в год 3500 т стали [8, с. 167, 168].

В 1915 г. на Мотовилихинском заводе в Перми была пущена первая сталеплавильная однофазная печь сопротивления с нагревом ванны от расположенных над ней угольных стержней, накалявшихся электрическим током. Эта печь была сконструирована русскими инженерами С. С. Штейн- бергом и А. Ф. Грамолиным. В дальнейшем аналогичное печи емкостью 0,75—1 т были установлены на Златоустовском, Надеждинском и других уральских заводах и успешно выполняли военные заказы во время первой мировой войны [19, с. 125, 126].

Основоположником создания электрометаллургии качественных сталей в нашей стране следует считать видного металлурга Н. И. Беляева- В 1916 г. на небольшом литейном заводе близ г. Богородска (ныне Ногинск, Моск. обл.) он получил первую легированную электросталь. Под руководством Н. И. Беляева началось строительство крупного завода качественных сталей с четырьмя дуговыми печами прямого действия. В ноябре 1917 г. первая электропечь емкостью 1,5 т вступила в строй. Завод «Электросталь» стал первым крупным предприятием, пущенным при Советской власти.

С самого начала использования электропечей в промышленности их преимущества ни у кого не вызывали сомнений. В электропечах достигалась более высокая температура, чем в других сталеплавильных агрегатах, легко переплавлялся скрап легированных сталей, можно было производить специальные высококачественные сплавы с тугоплавкими легирующими элементами при минимальном количестве вредных примесей. Поэтому всюду, где позволяли возможности получения достаточного количества электроэнергии, форсированно развивалась электрометаллургия.

В 1910 г. во всех странах мира работали 114 электрических печей. В 1915 г. их было уже 213, а к началу 1920 г. выплавляли сталь 1025 электропечей и 362 агрегата находилось в стадии монтажа и наладки. Враз- витых странах, богатых электроэнергией, производство электростали росло особенно быстрыми темпами. В США, например, производство стали в электропечах только за 4 года, с 1914 по 1918 г., возросло с 24 до 800 тыс. т, т. е. в 33 раза. Аналогичная картина наблюдалась в Германии и Канаде [19, с. 11]. В этот же период электропечи нашли широкое применение для получения ферросплавов, выплавки цветных металлов, а также в химической промышленности — для производства карбида кальция, фосфора и других продуктов.

 

 

 

Как получают металлы. Металлические материалы

В электрометаллургии металл может быть получен электролитически из расплава или водного раствора его соединения. … Электродуговые печи эксплуатируются многие месяцы, а их...

 

...ЦЕХ для выплавки стали в электрических дуговых и индукционных печах

Положительное влияние на развитие электрометаллургии стали окажет широкое... … ЦПС — цех подготовки составов. … Отсечка шлака в электродуговых печах.

 

Электрометаллургия легированной высококачественной стали...

Получить действительно высококачественную сталь помогла электрометаллургия, отрасль металлургии … Крупные печи имеют устройство для перемешивания жидкого металла в ванне.

 

Электродуговые печи. Отсечка шлака в электродуговых печах

Отсечка шлака в электродуговых печах. Конструкция дуговых сталеплавильных печей в большей мере, чем мартеновских...

 

Электрические печи. Электропечи дуговые

Электрические печи. Развитие электрометаллургии и электрохимических производств с … По сравнению с печами сопротивления более прогрессивными оказались дуговые печи с...

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ. Сталеплавильные электрические...

Для производства качественной электростали служат дуговые и индукционные электрические печи. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Плавка стали в электропечах. Дуговые трехфазные электрические печи...

Подобно мартеновским, дуговые печи могут быть кислыми и основными. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Металлургия черная и цветная

Затем чугун попадает в сталеплавильный цех, где его переплавляют в сталь в мартеновских печах, кислородных конверторах или электропечах (см. Электрометаллургия).

 

Индукционные электрические печи с железным сердечником для плавки...

Глава X. электрические плавильные и нагревательные печи. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

Промышленные печи

 

Прямое восстановление железа. Металлургия

Огромные доменные печи, конверторы, мартеновские печи удовлетворяли потребности … по качеству той, которую производят в вакуумных электропечах (см. Электрометаллургия).

 

ЭЛЕКТРОПЛАВКА. Электросталеплавильное производство.

В СССР действуют 200-т дуговые печи; проектируются печи номинальной ёмкостью 400 т. В США … Положительное влияние на развитие электрометаллургии стали окажет широкое...

 

Выплавка стали в индукционных печах. Плавку проводят методом...

Для выпуска плавки печи наклоняют в сторону сливного желоба. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Непрерывная разливка стали

Когда в мартеновской печи, конверторе или электропечи (см. Электрометаллургия) заканчивается плавка, сталь выпускают в специальные ковши, а затем разливают в изложницы...

 

ПЛАВКА И ЛИТЬЁ. Плавка металлов в литейном производстве

Наиболее часто литейный чугун выплавляют в вагранках(шахтная печь для плавки чугуна в … плавильные печи (тигельные, электродуговые, индукционные, канального типа и др.).

 

...Жидкая сталь, полученная в сталеплавильном агрегате дуговая печь...

Мартеновская печь для выплавки стали из доменного чугуна. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Ферросплавы. ФЕРРОСПЛАВНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ.

С рабочей площадки производится управление печами и их обслуживание. … Каркасы зданий плавильных корпусов электрометаллургия, цехов выполняются из стальных конструкций.

 

наплавочные электроды. Технология ручной дуговой наплавки стали

Стеллиты получают в индукционных печах сплавлением кобальта, вольфрама … На полученные литые стержни наносят покрытие и используют для ручной электродуговой наплавки.

Ручная дуговая сварка

 

Разливка стали. Процесс разливки стали включает подготовку жидкой...

Выплавку стали осуществляют в мартеновских печах, в конвертерах и электропечах. ... … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Выплавка стали. Стальное литьё

Выплавку стали осуществляют в мартеновских печах, в конвертерах и электропечах. ... … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

Кислородно–конвертерный процесс. Применение при конвертировании...

Мартеновская печь для выплавки стали из доменного чугуна. … Электрометаллургия легированной высококачественной стали ...

 

К содержанию книги:  Техника в ее историческом развитии

 

Смотрите также:

 

...и особенности современной технотронной эры. Антропология техники....

Гуманитарная составляющая в современной философии техники представлена такими именами, как Л. Мэмфорд, X. Ортега-и-Гассет, М. Хайдеггер, Ж. Эллюль.

 

Техника: истоки и эволюция понятия, современная трактовка. Предмет...

Истоки понятия "техника" уходят в глубь веков. Древнегреческое слово "techne" понималось достаточно широко: от умения ремесленника до мастерства в области высокого искусства.

 

...преобразование в соответствии с нуждами человечества. Цель техники....

Современное понимание термина "техника" имеет определенную преемственную связь с классическим его пониманием. Философия

 

Техника

Недаром разъяснению слова «техника» и посвящена вся книга. В этой же статье мы даем лишь краткое определение этого понятия.

 

Вакуумная техника

Наконец, огромное значение играет вакуумная техника в производстве космических аппаратов. Ведь космос — это безбрежный океан вакуума.

 

Техника как область человеческой деятельности с давних пор привлекает...

Согласно концепции Энгельмейера, техника как система машин обладает собственным существованием и специфическими законами существования и развития.

 

Очерки истории науки и техники 1870-1917

Книги для учителя. Очерки истории науки и техники 1870-1917. … Учебное издание, изд. «Просвещение» 1989 г. РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ.

 

...зарубежных стран. Развитие вычислительных машин. История техники

4. История техники. М. 1962. 5. Г.Н.Волков. … Общественный прогресс. М. 1970. 13. Хрестоматия по истории древнего мира.

 

Достижения в науке и технике, изобретения в технике и технологии

Всемирная история. … Достижения в науке и технике. Буржуазные революции разрушили многие феодальные порядки и обеспечили быстрое развитие производства.

История

 

Последние добавления:

 

 Лесопильные станки и линии  Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий

Разрезка материалов  "Энциклопедия техники"   Прокатное производство